JP4770768B2 - 液滴吐出装置及び液滴吐出装置用のサブタンク - Google Patents

Description

本発明は、被記録体へ液体を吐出する吐出ヘッド、及び液体を貯留するメインタンクに接続したときに該メインタンクから供給された液体を前記吐出ヘッドへ供給するサブタンクを備える液滴吐出装置と、該液滴吐出装置用のサブタンクとに関する。

従来、交換式のメインタンク（インクカートリッジともいう）から吐出ヘッドへインクを供給し、該吐出ヘッドからこのインクを吐出することにより、例えば記録用紙などの被記録体に画像を形成するインクジェット記録装置がある。このようなインクジェット記録装置では、メインタンク内のインクを使い切ってから新たなメインタンクに交換すると、吐出ヘッドまでのインク供給路にエアが混入する可能性があるため、メインタンクと吐出ヘッドとの間にサブタンクを介在させ、吐出ヘッドへのインク供給路にエアが侵入しないように構成したものが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１，２に開示された構成では、大気開放されたサブタンクにメインタンクが上方から接続されるようになっており、このサブタンクは可撓性チューブを介して吐出ヘッドに接続されている。従って、メインタンク内のインクが使い切られたとしても、サブタンク内にインクが残留しているため、吐出ヘッドへ至るチューブ内にエアが侵入するのを防止することができる。また、メインタンクの交換時にメインタンクとサブタンクとの接続部分にエアが混入する場合もあるが、サブタンクが大気開放されているため、このエアはインクと共にサブタンクに移動した後、その浮力によってインクから分離されて外部へ排出されるため、チューブ内への侵入を防止することができる。
特開２００２−３０７７１１号公報 特開２００５−６６９０６号公報

ところで、今般のインクジェット記録装置においては、装置本体の小型化及び平坦化が要望されている。これを実現する１つの手段として、例えば特許文献１，２に開示された構成を応用して、サブタンクに対してメインタンクを側方から接続することとし、メインタンクとの接続部（より正確には、メインタンクからのインクの流入口）をサブタンクの側壁部に設けることが考えられる。しかしながら、この場合、上述したようにサブタンク内が大気開放されているため、サブタンク内に残留インクが存在している状態でメインタンクが離脱されると、この残留インクがサブタンクのインク流入口を通じて外部へ漏れ出てしまう可能性がある。

特に、サブタンクに対してメインタンクを側方配置させると、メインタンクからサブタンクへのインク供給後にメインタンク内に残留するインク量を極力低減し、且つサブタンクの気液分離機能を十分に発揮させるためには、インク流入口をサブタンクの側壁部においてできるだけ下方に配置することが好ましい。しかしながら、インク流入口をこのように下方に配置すると、サブタンク内に残留するインク量が僅かであっても、メインタンクの離脱によってインクが漏れ出る可能性が高くなってしまう。

また、このような事態は、記録用紙にインクを吐出して画像形成するインクジェット記録装置に限られず、着脱可能なメインタンクと液滴を吐出する吐出ヘッドとの間に気液分離用のサブタンクを備える液滴吐出装置の全般において共通するものである。

そこで本発明は、着脱可能なメインタンクと吐出ヘッドとの間に気液分離用のサブタンクを備えつつ、メインタンクがサブタンクと接続されていない状態で、サブタンクから液体が漏れ出るのを防止することができる液滴吐出装置と、該液滴吐出装置用のサブタンクとを提供することを目的とする。

本発明は上述したような事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る液滴吐出装置は、被記録体へ液体を吐出する吐出ヘッドと、液体を貯留するメインタンクとの接続部を有して該メインタンクから供給された液体を前記吐出ヘッドへ供給するサブタンクとを備え、該サブタンクは、前記接続部に前記メインタンクが接続されたときに該メインタンクから液体が流入する液体流入口と、外部に連通して内部空間を大気開放する大気開放口と、該大気開放口を開閉するバルブとを有し、該バルブは、前記接続部に前記メインタンクが接続されたときに前記大気開放口を開放する一方、前記接続部に前記メインタンクが接続されていないときに前記大気開放口を閉鎖するよう構成されている。

このような構成とすることにより、メインタンクとサブタンクとが接続されていないときには、サブタンク内は大気開放口を介して大気開放されないようになっている。従って、例えば、液体流入口がサブタンクの側壁部の下方に設けられ、且つサブタンク内に残留インクが存在していたとしても、サブタンク内へ大気開放口からエアが導入されないため、残留インクが液体流入口から外部へ漏れ出るのを防止することができる。

また、前記サブタンクは、前記メインタンクから供給された液体を貯留する貯留容器を有し、前記液体流入口は、前記貯留容器の側部に設けられていてもよい。このような構成とすることにより、サブタンクに対してメインタンクを側方に配置することができ、液滴吐出装置の小型化及び平坦化を実現することができる。

また、前記大気開放口は、前記貯留容器における前記液体流入口より上方位置に設けられていてもよい。このような構成とすることにより、液体流入口から流入したインクにエアが含まれていたとしても、このエアをインク内にて浮上させ、上方に位置する大気開放口から排出することによって、適切に気液分離することができる。

また、前記バルブは、前記液体流入口を介して前記メインタンクが接続されている状態から該メインタンクが離脱される場合に、前記液体流入口を介して前記内部空間が大気開放される前に前記大気開放口を閉鎖するよう構成されていてもよい。このような構成とすることにより、サブタンクからメインタンクが離脱されると、サブタンク内は液体流入口を介して大気開放されるが、大気開放口が閉鎖されているため、サブタンク内の空間（液体が貯留されていない空間）が負圧となって、液体流入口から液体が漏れ出るのを防止することができる。

また、前記バルブは、前記液体流入口を介して前記メインタンクが接続された後に、前記大気開放口を開放するよう構成されていてもよい。このような構成とすることにより、上述したようにメインタンクが離脱しているときは大気開放口が閉鎖された状態となっているが、メインタンクが接続されたときには大気開放口が開放されるため、その後はインク内のエアを気液分離して大気に排出することができる。

本発明に係る液滴吐出装置用のサブタンクは、液体を貯留するメインタンクとの接続部を有して該メインタンクから供給された液体を吐出ヘッドへ供給する液滴吐出装置用のサブタンクであって、前記接続部に前記メインタンクが接続されたときに該メインタンクから液体が流入する液体流入口と、外部に連通して内部空間を大気開放する大気開放口と、該大気開放口を開閉するバルブとを備え、該バルブは、前記接続部に前記メインタンクが接続されたときに前記大気開放口を開放する一方、前記接続部に前記メインタンクが接続されていないときに前記大気開放口を閉鎖するよう構成されている。

このような構成とすることにより、上述したように、例えば液体流入口がサブタンクの側壁部の下方に設けられ、且つサブタンク内に残留インクが存在していたとしても、サブタンク内へ大気開放口からエアが導入されないため、残留インクが液体流入口から外部へ漏れ出るのを防止することができる。

本発明に係る液滴吐出装置及びサブタンクによれば、着脱可能なメインタンクと吐出ヘッドとの間に気液分離用のサブタンクを備えつつ、メインタンクがサブタンクと接続されていない状態で、サブタンクから液体が漏れ出るのを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る液滴吐出装置の構成と、該液滴吐出装置用のサブタンクの構成とについて、図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る液滴吐出装置１の外観構成を示す斜視図であり、本実施の形態では液滴吐出装置１としてプリンタ機能、スキャナ機能、コピー機能、及びファクシミリ機能等を備える所謂複合機を図示している。図１に示すように液滴吐出装置１は、インクジェット方式によって画像を記録するプリンタ部２を、略直方体形状の筐体１ａの下部に備え、且つスキャナ部３を筐体１ａの上部に備えて構成されている。

液滴吐出装置１のプリンタ部２は、筐体１ａの正面（前側）に開口４を有しており、この開口４の内側には、下側の給紙トレイ５と上側の排紙トレイ６とが２段にして設けられている。給紙トレイ５には被記録体として複数枚の記録用紙を収容でき、例えば、Ａ４サイズ以下の各種サイズの記録用紙が複数枚収容できるようになっている。

プリンタ部２の正面の右下部分には扉７が開閉自在に設けられ、該扉７の内方にはメインタンク搭載部８（図２参照）が設けられている。従って、扉７が開かれるとメインタンク搭載部８が正面側に露出し、メインタンク（インクカートリッジともいう）９（図２参照）が水平方向から着脱可能になっている。メインタンク搭載部８は、使用されるインク色に対応した収容室が備えられており、本プリンタ部２では、５色のカラーインク、即ち、染料インクであるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、フォトブラック（ＰＢｋ）と、顔料インクであるブラック（Ｂｋ）とが使用される。したがって、メインタンク搭載部８には５つの収容室が区画されており、各収容室に、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、フォトブラック（ＰＢｋ）、ブラック（Ｂｋ）の各色インクを貯留するメインタンク９が収容される。

液滴吐出装置１の上部に設けられたスキャナ部３は、所謂フラットベッドスキャナとして構成されている。即ち、図１に示されるように液滴吐出装置１の上面には、該液滴吐出装置１の天板として開閉自在に設けられた原稿カバー１０が備えられている。そして、原稿カバー１０の下側に、原稿が載置されるプラテンガラスや原稿の画像を読み取るイメージセンサなどが配設されている。

液滴吐出装置１の正面上部には、プリンタ部２やスキャナ部３を操作するための操作パネル１１が設けられている。操作パネル１１は、各種操作ボタンや液晶ディスプレイから構成されており、液滴吐出装置１は、ユーザによる操作パネル１１の操作の結果、該操作パネル１１から出力される指示に基づいて動作可能になっている。また、液滴吐出装置１が外部のコンピュータに接続されている場合には、該コンピュータからプリンタドライバ又はスキャナドライバを介して送信される指示に基づいても液滴吐出装置１は動作可能になっている。

液滴吐出装置１の正面左上部分にはスロット部１２が設けられている。スロット部１２には、記憶媒体である各種小型メモリカードが装填可能であり、操作パネル１１において所定の操作を行うことにより、スロット部１２に装填された小型メモリカードに記憶されたデータが読み出し可能となっている。読み出されたデータは、操作パネル１１の液晶ディスプレイに表示させることも可能であり、この表示に基づいて任意に選択された画像をプリンタ部２により記録用紙に記録させることができる。

図２は、プリンタ部２の構成を示す模式的断面図である。図２に示すように、液滴吐出装置１の底部近傍には給紙トレイ５が設けられており、該給紙トレイ５の上方には、左右方向に長寸を成す平坦な板状のプラテン１４が設けられている。このプラテン１４の更に上方には、ノズル孔１５ａからインクを吐出する吐出ヘッド１５等がキャリッジ１６に搭載されて成る画像記録ユニット１７が設けられている。また、給紙トレイ５の後方からは用紙搬送路１８が延設されている。この用紙搬送路１８は、給紙トレイ５の後方から上方へ向かい更に前方へ向かうように湾曲した湾曲パス１８ａと、該湾曲パス１８ａの終点から更に前方へ延びるストレートパス１８ｂとから成り、画像記録ユニット１７の配設箇所以外の部分では、所定間隔で対向する外側ガイド面と内側ガイド面とで構成されている。

給紙トレイ５の直上には、該給紙トレイ５内の記録用紙を用紙搬送路１８へ供給する給紙ローラ１９が設けられている。また、用紙搬送路１８における湾曲パス１８ａの下流部分近傍には、搬送ローラ２０ａ及びピンチローラ２０ｂから成る一対の搬送ローラ対２０が、両ローラ２０ａ，２０ｂによって用紙搬送路１８を上下から挟むようにして設けられている。更に、用紙搬送路１８におけるストレートパス１８ｂの下流部分近傍には、排紙ローラ２１ａ及びピンチローラ２１ｂから成る一対の排紙ローラ対２１が、両ローラ２１ａ，２１ｂによって用紙搬送路１８を上下から挟むようにして設けられている。上述した吐出ヘッド１５とプラテン１４とは、搬送ローラ対２０と排紙ローラ対２１との間にて、ストレートパス１８ｂを上下から挟むようにして設けられている。

また、吐出ヘッド１５は、左右方向（プラテン１８の長手方向）へ延びる図示しないガイドロッドにより、左右方向へのスライド移動可能なように支持されており、更に吐出ヘッド１５は、プーリ及びベルト等から成る図示しないヘッド駆動機構に連結されている。従って、該ヘッド駆動機構が駆動することにより、前記ガイドロッドに沿って左右方向へ所定範囲内で走査可能になっている。

このようなプリンタ部２によれば、給紙トレイ５内の記録用紙が、給紙ローラ１９によって用紙搬送路１８へ供給され、続いて搬送ローラ対２０によって用紙搬送路１８上を湾曲パス１８ａからストレートパス１８ｂへと搬送される。ストレートパス１８ｂに到達した記録用紙は、ここで対向配置された吐出ヘッド１５から吐出されるインクにより画像が記録され、記録が完了すると排紙ローラ対２１によってストレートパス１８ｂから排出されて排紙トレイ６（図１参照）へ収容されるようになっている。

また、プリンタ部２が備える吐出ヘッド１５へは、液滴吐出装置１の本体に着脱可能に装着されたメインタンク９からインクが供給されるようになっている。より具体的には、図２に示すように、液滴吐出装置１は気液分離用のサブタンク２３を備え、メインタンク９がタンク搭載部８に装着されると、メインタンク９と連通して該メインタンク９からインクが供給されるようになっている。また、サブタンク２３は、可撓性のインク供給チューブ２４を介して、吐出ヘッド１５の上部に接続されたバッファタンク２５に接続されている。従って、吐出ヘッド１５が有する圧電素子等から成るアクチュエータ（図示せず）の駆動によって、吐出ヘッド１５内のインクがノズル孔１５ａから吐出されると共に、サブタンク２３内のインクがインク供給チューブ２４及びバッファタンク２５を通じて吐出ヘッド１５へ供給されるようになっている。

なお、上述したように本実施の形態に係る液滴吐出装置１は、メインタンク９とサブタンク２３が直接接続し、吐出ヘッド１５とサブタンク２３とが、可撓性のインク供給チューブ２４によって互いに接続された構成であって、メインタンク９から吐出ヘッド１５に至るインク供給流路が常に確立された所謂チューブ供給方式となっている。しかしながら、本発明に係る液滴吐出装置及びサブタンクは、このようなチューブ方式の構成に適用が限定されるものではなく、他の構成、例えば、インク補給時に限ってメインタンク９から吐出ヘッド１５に至るインク供給流路を接続するステーション方式（オンデマンド方式ともいう）の構成にも適用可能であることは言うまでもない。

（実施例１）
次に、メインタンク９及びサブタンク２３について、実施例１に係る構成を説明する。

［メインタンクの構成］
図３は、実施例１に係るメインタンク９及びサブタンク２３の構成を示す垂直断面図である。図３に示すように、メインタンク９及びサブタンク２３は、何れも側面視で矩形の箱形状を成しており、メインタンク９はサブタンク２３の側方に、両者の底面が略面一となるようにして配置されている。

このメインタンク９は、インク１００を貯留するインク貯留室４３を有している。メインタンク９においてサブタンク２３と対向する壁面（図３右側）の下部には、開口部４４と、その開口部４４に連続する筒状のバルブ収容室４５とが設けられている。バルブ収容室４５は、開口部４４からメインタンク９の内部に向かって延設されており、このバルブ収容室４５にはインク供給バルブ４６が収容されている。バルブ収容室４５の奥壁面にはバルブ孔４７が形成されており、このバルブ孔４７の周囲からメインタンク９の内部に向かって中空円錐状のカバー部４８が突設されている。

カバー部４８の下部には流入孔４８ａが形成されており、バルブ収容室４５はバルブ孔４７及び流入孔４８ａを介してインク貯留室４３に連通している。バルブ孔４７には逆止弁４９が設けられており、この逆止弁４９はバルブ収容室４５に対してインク貯留室４３が正圧となったときにバルブ孔４７を開放し、バルブ収容室４５に対してインク貯留室４３が負圧となったときにバルブ孔４７を閉鎖する。また、開口部４４には環状のシール部材５０が設けられており、シール部材５０の中心には無負荷時に弾性により縮径するインク流出孔５０ａが形成されている。

メインタンク９においてサブタンク２３と対向する壁面（図３右側）の上部には、開口部６０と、その開口部６０に連続する筒状のバルブ収容室６１とが設けられている。開口部６０には環状のシール部材６２が設けられており、シール部材６２の中心には大気開放孔６２ａが形成されている。バルブ収容室６１は開口部６０からメインタンク９の内部に向かって延設されており、そのバルブ収容室６１には大気開放バルブ６３が収容されている。大気開放バルブ６３は、大気開放孔６２ａを貫通してサブタンク２３側に向けて外部へ突出するロッド部６３ａと、ロッド部６３ａの奥端部から径方向外側に突出するフランジ部６３ｂとを有している。大気開放バルブ６３は、フランジ部６３ｂが大気開放孔６２ａを封止すべくシール部材６２に接触するように付勢されている。ロッド部６３ａには、その延在方向に沿って溝部６３ｃが設けられており、フランジ部６３ｂがシール部材６２から離反した状態では溝部６３ｃを介してバルブ収容室６１が大気開放される。バルブ収容室６１の奥壁面には連通孔６４が形成されており、バルブ収容室６１は連通孔６４を介してインク貯留室４３の上層に形成される空気層に連通している。

メインタンク９においてサブタンク２３側の内壁面には凹部４２が形成され、該凹部４２に囲まれた空間はインク貯留室４３に連続している。この凹部４２の両側壁（図３の紙面奥側と手前側）には、インク貯留室４３に貯留されているインクの残量を検出するための半透明材からなる光透過部５１が設けられている。また、メインタンク９は、センサーアーム５３を揺動可能に支持するための支持部５２を有している。センサーアーム５３は、支持部５２に軸支される連結軸５４ａを有する連結部５４と、連結部５４の一方側（図３左側）に延在するフロート部５５と、連結部５４の他方側（図３右側）に延在するアーム部５６とを備えている。

フロート部５５は、その平均比重がインクの比重よりも軽くなるように中空状に成形されている。アーム部５６は、第１アーム５６ａと、第２アーム５６ｂと、遮蔽部５６ｃとを有している。第１アーム５６ａは、連結部５４からフロート部５５に対して略垂直をなす上方に向けて延びており、その先端からはフロート部５５から遠ざかる方向へ第２アーム部５６ｂが延びている。第２アーム部５６ｂの先端には、凹部４２内に位置するようにして遮蔽部５６ｃが設けられている。

アーム部５６は、フロート部５５よりも重量が小さく、且つインクに浸漬されたときにはフロート部５５より作用する浮力が小さくなるように設定されている。従って、インク貯留室４３にインクが入っていない状態では、センサーアーム５３は連結軸５４ａを中心にフロート部５５が降下する方向に回動し、その際、センサーアーム５３の遮蔽部５６ｃは、凹部４２内から斜め上方に退くように移動する。一方、インク貯留室４３にインクが十分充填された状態では、フロート部５５がインクに浸漬され、浮力によってフロート部５５とアーム部５６との重量の均衡が逆転し、センサーアーム５３は連結軸５４ａを中心にフロート部５５が上昇する方向に回動する。その際、センサーアーム５３の遮蔽部５６ｃは、凹部４２に進入するように斜め下方に移動する。

また、メインタンク搭載部８（図２参照）には残量検出センサ３０が設けられている。図３に示すように、この残量検出センサ３０は、メインタンク９がメインタンク搭載部８に装着されると、メインタンク９の凹部４２がこれに対応する位置にくるよう配設されている。残量検出センサ３０は、メインタンク９を挟んで対向配置された図示しない発光部及び受光部を備え、発光部から射出された光はメインタンク９の光透過部５１を透過して受光部にて受光される。従って、センサーアーム５３の遮蔽部５６が両側方の光透過部５１の間に位置するときには受光部は受光できず、遮蔽部５６が回動して光透過部５１間から退くと受光可能になり、このような受光の有無によって遮蔽部５６の位置、即ち、インク貯留室４３内のインク残量が所定量（エンプティに近い少量）以上か否かを検出するようになっている。

［サブタンクの構成］
次にサブタンク２３について説明すると、図３に示すようにサブタンク２３は、インクを貯留すべく下部に位置するインク貯留容器７０と、該インク貯留容器７０内を大気開放すべく上部に位置する大気開放部７１とから構成されており、メインタンク９と略同じ高さ寸法となっている。

インク貯留容器７０内においてメインタンク９側には流路壁７４が垂設されており、該流路壁７４とインク貯留容器７０の外壁とによってインク流入路７４ａが形成されている。このインク流入路７４ａは、インク貯留容器７０の内部空間７０ａにおける所定の高さ位置から、インク貯留容器７０の内底壁近傍に至る下方位置まで延設されており、その下端部にて内部空間７０ａと連通している。

サブタンク２３においてメインタンク９側の外壁部には、メインタンク９側に向かって筒状のニードル部（接続部）７５が突設されており、該ニードル部７５は、インク貯留容器７０のインク流入路７４ａの上端部に向かって開口する液体流入口７５ａを有している。そして、ニードル部７５がメインタンク９のシール部材５０のインク流出孔５０ａに挿入されることで、サブタンク２３のインク貯留容器７０の内部空間７０ａとメインタンク９のインク貯留室４３とが、インク流入路７４ａを介して連通される構成となっている。

更に、サブタンク２３の外壁部には、メインタンク９と離反する方向に向かって中空の突出部７６が突設されている。この突出部７６の内部空間はインク貯留容器７０の内部空間７０ａの一部を構成するようになっており、この空間に連通する筒状のチューブ取付部７７が突出部７６の上壁部から上方に向けて突設されている。チューブ取付部７７は、インク貯留容器７０の内部空間７０ａに向かって開口する液体流出口７７ａを有しており、液体流出口７７ａは液体流入口７５ａよりも低い位置に設けられている。そして、インク供給チューブ２４（図２も参照）の一端がチューブ取付部７７に接続されることで、サブタンク２３のインク貯留容器７０の内部空間７０ａが、インク供給チューブ２４を介して画像記録ユニット１７のバッファタンク２５（図２参照）に連通される構成となっている。

一方、大気開放部７１は、エアの通流方向が上方から下方へ、下方から上方へと交互に切り換わるよう構成された気液分離用のラビリンス流路７８を備えている。そして、このラビリンス流路７８の一方の第１開口７８ａは、液体流入口７５ａより上方であってインク貯留容器７０の内部空間７０ａの最上端に位置し、該内部空間７０ａに向かって開口してインク貯留容器７０の大気開放口を成している。また、他方の第２開口７８ｂは、サブタンク２３の外壁部においてメインタンク９側へ向けて開口するように設けられている。この第２開口８０の内方にはバルブ機構８１が設けられており、該バルブ機構８１は弁体８１ａとコイルバネ等から成る付勢手段８１ｂとから構成されている。この弁体８１ａは、付勢手段８１ｂによって第２開口８０を閉鎖する方向に付勢されている。

また、メインタンク９には、そのサブタンク２３側の壁部からサブタンク２３側へ突出した大気開放ピン８２を備えており、この大気開放ピン８２は、メインタンク９がメインタンク搭載部８に装着されたときにサブタンク２３の第２開口８０へ挿通されるように配設されている。従って、大気開放ピン８２が第２開口８０へ挿通されると、付勢手段８１ｂの付勢力に抗って弁体８１ａが移動し、サブタンク２３のインク貯留容器７０の内部空間７０ａはラビリンス流路７８を介して大気開放させるようになっている。

［サブタンクの機能説明］
次に、上述したような液滴吐出装置１が備えるサブタンク２３は、メインタンク９がメインタンク搭載部８から離脱されたときのインク漏れを防止することができる構成となっている。以下、液滴吐出装置１の機能として、このサブタンク２３が有するインク漏れを防止する機能について詳説する。図４は、サブタンク２３からのインク漏れを防止する機能を説明するための図面であり、（ａ）は、メインタンク９がサブタンク２３から若干だけ離反して位置している状態を示し、（ｂ）は、両者が完全に離反した状態を示している。

まず、図３に示すようにメインタンク９がメインタンク搭載部８（図２参照）に装着されてサブタンク２３と接続された状態から、メインタンク９を離脱させる場合について説明する。図４（ａ）に示すように、メインタンク９をサブタンク２３から若干だけ離反させると、第２開口８０に挿通されていた大気開放ピン８２が後退し、弁体８１ａがこの第２開口８０を閉鎖する。従って、メインタンク９が完全に離反する直前に、インク貯留容器７０へ向けて開口する第１開口７８ａは大気に対して閉鎖されることとなり、インク貯留容器７０は密閉状態となる。

なお、図４（ａ）に示す状態では、サブタンク２３のニードル部７５は、少なくともその先端部がメインタンク９のインク流出孔５０ａに挿通されており、ニードル部７５とインク流出孔５０ａとの間にインクが漏れ出る隙間がない状態となっている。但し、メインタンク９とサブタンク２３とは、ニードル部７５を介して連通していてもよいし、連通していなくてもよい。

次に、図４（ｂ）に示すようにメインタンク９をサブタンク２３から完全に離反させると、サブタンク２３のニードル部７５がメインタンク９のインク流出孔５０ａから離反し、ニードル部７５の先端は大気開放されることとなる。しかしながら、ニードル部７５の先端の開口は小径であって、メインタンク９のインク流出孔５０ａからの離反時にメニスカスが形成される。しかも、サブタンク２３のインク貯留容器７０内は、第１開口７８ａ（第２開口８０）が閉鎖された状態となっているため、インクの自重により負圧となる。このようなメニスカスと負圧とによって、サブタンク２３内のインクは、ニードル部７５を通じて外部へ漏れ出ないようになっている。

このように、実施例１に係るメインタンク９及びサブタンク２３にあっては、液体流入口７５ａを通じて両者が連通している状態からメインタンク９を離脱させる場合、まず第２開口８０が閉じてサブタンク２３内が密閉状態となり、その次にメインタンク９がサブタンク２３から完全に離脱されて液体流入口７５ａが大気開放されるようになっている。従って、サブタンク２３内にインクが残留している状態でメインタンク９を離脱させても、液体流入口７５ａを通じてサブタンク２３内の残留インクが外部へ漏れ出ることがない。

一方、新品のメインタンク９をメインタンク搭載部８に装着し、サブタンク２３と接続させる場合は、上述したのとは逆の順に、図４（ｂ）の状態から図４（ａ）の状態を経て図３に示す接続状態へと移行する。即ち、メインタンク９がサブタンク２３に接続される場合は、まず図４（ｂ）に示すように両者が完全に離反した状態から、図４（ｂ）に示すように、ニードル部７５の先端部がメインタンク９のインク流出孔５０ａに挿通された状態（但し、メインタンク９とサブタンク２３とは液体流入口７４ａを介して連通していてもよいし、連通していなくてもよい）となり、この状態では第２開口８０は開放されない。その後、メインタンク９がメインタンク搭載部８（図２参照）に完全に装着されることにより、図３に示すようにニードル部７５が更に奥へと挿通され、第２開口８０が開放されてサブタンク２３のインク貯留容器７０の内部空間７０ａが大気開放されると共に、メインタンク９とサブタンク２３とが液体流入口７５ａを介して連通した状態となる。

従って、メインタンク９がメインタンク搭載部８に完全に装着されて、メインタンク９とサブタンク２３とが液体流入口７５ａを介して連通したときには、サブタンク２３内が大気開放されているため、メインタンク９からサブタンク２３へインクが円滑に供給される。また、サブタンク２３内が大気開放されるときには、ニードル部７５の先端部がメインタンク９のインク流出孔５０ａに挿通されているため、サブタンク２３内のインクが液体流入口７５ａを通じて外部へ漏れ出ることもない。

（実施例２）
次に、実施例２に係る液滴吐出装置１の構成、特にサブタンク２３の構成について説明する。図５は、実施例２に係るサブタンク２３の構成を示す垂直断面図である。図５に示すように、実施例２に係るサブタンク２３は、実施例１に係る構成（図３参照）と大部分において同じであるが、このラビリンス流路７８が有する第２開口７８ｂには、実施例１のバルブ機構８１に換えて電磁弁８３が設けられている点で異なっている。

更に、メインタンク搭載部８（図２参照）には、これにメインタンク９が装着されたことを検出するためのセンサ８５が設けられている。より詳しくは、このセンサ８５は、メインタンク９がメインタンク搭載部８から離脱されつつある状態か、又はメインタンク搭載部８へ装着されつつあって、メインタンク９のインク供給バルブ４６が閉鎖状態（メインタンク９が密閉状態）で、サブタンク２３のニードル部７５の先端が、メインタンク９のインク流出孔５０ａに挿通された状態（以下、両状態を合わせて「弁駆動状態」という）か、を検出可能になっている。

なお、上記以外の実施例２に係るメインタンク９及びサブタンク２３の構成は、図３に示した実施例１に係る構成と同様になっているため、ここでの詳説は省略する。

このような構成を備える実施例２に係るサブタンク２３は、メインタンク９が離脱される場合、センサ８５によって弁駆動状態が検出されると、その検出信号は液滴吐出装置１が備える制御部（図示せず）へ入力される。この制御部は、入力信号に基づいて電磁弁８３を駆動し、サブタンク２３の第２開口７８ｂを開放状態から閉鎖状態へと切り換えさせる。このような電磁弁８３による第２開口７８ｂの閉鎖動作は、上述したような弁駆動状態の間に完了され、その後、メインタンク９はサブタンク２３から完全に離脱されることとなる。

また、メインタンク９がサブタンク２３に接続される場合は、両者が接近してセンサ８５により弁駆動状態が検出されると、その検出信号は制御部へ入力され、制御部はこれに基づいて駆動信号を出力する。電磁弁８３は、この駆動信号に基づいて第２開口７８ｂを閉鎖状態から開放状態へと切り換える。そして、このような電磁弁８３による第２開口７８ｂの開放動作は、上述したような弁駆動状態の間に完了され、その後、メインタンク９はサブタンク２３に対して完全に接続され、両者は液体流入口７５ａを通じて連通される。

このように、実施例２に係る電磁弁８３は、実施例１に係るバルブ機構８１の開閉タイミングと同じタイミングで開閉されるように制御される。従って、このような実施例２に係るサブタンク２３においても、実施例１において説明したのと同様に、メインタンク９の離脱時にはサブタンク２３からの残留インクの漏れを防止でき、メインタンク９の装着時には円滑なインク供給が可能であるという作用効果を奏することができ、実施例１において説明したのと同様の作用効果を奏することができる。

（実施例３）
次に、実施例３に係る液滴吐出装置１の構成、特に、サブタンク２３の構成について説明する。本実施例３に係るサブタンク２３は、メインタンク９との接続部分にメニスカスが生じた場合であってもこれを破壊することができるため、メインタンク９からサブタンク２３へインクを導き入れることができ、且つ、インク供給チューブ２４を介して吐出ヘッド１５へエアが侵入するのを防止できるようになっている。

即ち、メインタンク９をメインタンク搭載部８に装着してサブタンク２３と接続する際、メインタンク９とサブタンク２３との接続部分（本実施例３でいえばニードル部７５近傍）にエアが混入し、このエアによってメニスカスが形成される場合がある。すると、吐出ヘッド１５のアクチュエータ（図示せず）の駆動によって、該メニスカスを破ってメインタンク９内のインクをサブタンク２３へ吸引するためには、サブタンク２３内を負圧にする必要がある。しかしながら、上述したようにサブタンク２３はメインタンク９と接続された状態では大気開放されているため、サブタンク２３内を負圧にしてメニスカスを破るのは困難である。一方、サブタンク２３が大気開放されている故に、前記アクチュエータの駆動によってサブタンク２３内のインクはインク供給チューブ２４を介して吐出ヘッド１５へ供給される。その結果、メインタンク９内のインクは吐出ヘッド１５へ供給されず、サブタンク２３内のインクのみが供給されることとなり、サブタンク２３内のインクを使い切った後にエアがインク供給チューブ２４へ侵入する可能性がある。

本実施例３に係るサブタンク２３は、実施例１，２にて説明したようなインク漏れの防止に加え、上述した課題を解決すべくメニスカスを破壊することができる構成を備えている。以下、このような本実施例３に係る構成について説明する。

図６は、実施例３に係るメインタンク９及びサブタンク２３の構成を示す垂直断面図である。図６に示すように、実施例３に係るサブタンク２３は、インク貯留容器７０の内部空間７０ａを下室７０ｂと上室７０ｃとに区分けする仕切板７２を備えている。この仕切板７２は、上下方向において液体流入口７５ａと液体流出口７７ａとの間の所定の高さ位置にて水平配置されている。また、仕切板７２の略中央には弁座７２ａが設けられており、該弁座７２ａには、仕切板７２を上下方向に貫通して下室７０ｂ及び上室７０ｃを連通する丸孔から成る連通孔７２ｂが形成されている。

インク貯留容器７０の下室７０ｂには、この連通孔７２ｂの開口より大きい径を有する球形のフロート７３が収容されている。該フロート７３はインクより比重が小さく設計されているため、下室７０ｂがインクで満たされているときには浮力によって上方に位置する一方、インクの液面が低下するにつれて下降し、液面が所定位置Ｌ以下になると弁座７２ａの連通孔７２ｂを閉鎖するようになっている（図６にて二点鎖線で示すフロート７３の状態）。

また、下室７０ｂには、流路壁７４において仕切板７２より下方へ延設された部分と、該仕切板７２と、インク貯留容器７０の外壁面とによって、下方へ凹状を成してエアを捕捉することのできるエア捕捉空間７０ｄが形成されている。このエア捕捉空間７０ｄは、その容積が、メインタンク９とサブタンク２３とが接続されたときに両者の接続部分に混入する可能性のあるエアの容積より大きくなるように構成されている。

なお、上記以外の実施例３に係るメインタンク９及びサブタンク２３の構成は、図３に示した実施例１に係る構成と同様になっているため、ここでの詳説は省略する。

次に、上述したような実施例３に係るサブタンク２３の機能について以下に詳説する。図７は、サブタンク２３の機能を説明するための図面であり、（ａ）はメインタンク９がメインタンク搭載部８に装着され、メインタンク９とサブタンク２３との接続部分にメニスカスが形成された状態を示し、（ｂ）はこのメニスカスが破壊される様子を示している。

図７（ａ）に示すように、メインタンク９がメインタンク搭載部８（図２参照）に装着されると、メインタンク９とサブタンク２３との接続部分（図７ではニードル部７５におけるメインタンク９側の端部近傍）にエア１０１が混入し、メニスカスが形成される。この状態で吐出ヘッド１５（図２参照）からインクを吐出すると、サブタンク２３内のインクはインク供給チューブ２４を通じて吐出ヘッド１５側へ供給されるが、メインタンク９内のインクはメニスカスに阻止されてサブタンク２３へ供給されない。なお、図７（ａ）ではサブタンク２３のインク貯留容器７０内に比較的多くのインクが貯留し、その液面は上室７０ｃにおいて所定位置Ｌ以上に位置している。従って、フロート７３は仕切板７２から上方へ離反して浮遊した状態となっている。

次に、図７（ｂ）に示すようにサブタンク２３内のインクが減少し、その液面が所定位置Ｌ未満にまで下降すると、フロート７３もこれに伴って下降し、ついには仕切板７２の弁座７２ａに形成された連通孔７２ｂを閉鎖して下室７０ｂと上室７０ｃとが液密的に遮断される。このように、弁座７２ａを有する仕切板７２とフロート７３とは、下室７０ｂと上室７０ｃとを互いに連通する状態と液密的に遮断する状態との間で切り換える切換手段９０を成している。

下室７０ｂと上室７０ｃとが遮断されると、下室７０ｂは大気からも遮断された状態、即ち、大気開放部７１を通じて大気開放されない状態となる。そのため、この状態で吐出ヘッド１５でのインク吐出によりインク供給チューブ２４を通じて吐出ヘッド１５側へインクが吸引されると、サブタンク２３の下室７０ｂは負圧となるため、メインタンク９内のインクがサブタンク２３内へ吸引される。そして、ニードル部７５内にてメニスカスを形成していたエア１０１は、このようにメインタンク９側から吸引されるインクと共に、インク流入路７４ａを通じてサブタンク２３の下室７０ｂへと移動する。その結果、メニスカスは破壊され、以後、メインタンク９からサブタンク２３へとインクが供給されることとなる。

また、インクと共にサブタンク２３の下室７０ｂへ移動したエア１０１は、下室７０ｂに構成されたエア捕捉空間７０ｄにて一時的に捕捉される。このエア捕捉空間７０ｄは、既に説明したように、エア１０１より大きな容積を有するよう構成されているため、メニスカスを破壊する際に下室７０ｂへ侵入するエア１０１を確実に捕捉することができる。

更に、メインタンク９からサブタンク２３へインクが供給されるようになると、図７（ｂ）にて二点鎖線で示すようにサブタンク２３のインク貯留容器７０内のインクの液面が上昇し、これに伴ってフロート７３も上昇して連通孔７２ｂを開放する。従って、下室７０ｂは上室７０ｃと連通すると共にラビリンス流路７８を通じて大気開放され、上記エア１０１は連通孔７２ｂを通じて上室７０ｃへ向かい、第１開口７８ａからラビリンス流路７８へ侵入し、第２開口７８ｂから外部へと排出される。

以上の説明から把握されるように、実施例３に係る液滴吐出装置１は、メインタンク９とサブタンク２３との接続時にメニスカスが形成されたとしても、このメニスカスを確実に破壊し、メインタンク９からサブタンク２３へインクを供給することができる。またその後においては、メインタンク９から供給されるインクに小径のエアが混入していたとしても、従来からのサブタンク２３の機能によりこれを気液分離し、大気へ排出することができるため、インク供給チューブ２４へのエアの侵入を適切に防止することができる。

更に、実施例３に係るサブタンク２３においても、第２開口７８ｂに設けられたバルブ機構８１がメインタンク９の着脱に応じて実施例１と同様のタイミングで開閉されるため、実施例１において説明したのと同様にインク漏れを防止することができる。

なお、上記各実施例においては、サブタンク２３が有する第２開口７８ｂ，８０を電磁弁８３又はバルブ機構８１によって開閉する構成について説明したが、第１開口７８ａを開閉する構成としてもよいことはいうまでもなく、また、インク貯留容器７０から第２開口７８ｂ，８０に至るまでの流路途中に、該流路を開放及び閉鎖する機構を設けてもよい。このような場合であっても、上述したのと同様の作用効果を奏する。

また、上述した説明では吐出ヘッド２０とサブタンク２３とが、画像形成時においても連通しているチューブ方式の構成について説明したが、その他にも、例えば所謂ステーション供給方式（オンデマンド方式ともいう）にも適用可能である。また、メインタンク９及びサブタンク２３がニードル部７５によって直接的に接続される構成にも限定されず、両者間が、例えば可撓性を有する他の管状部材を介して間接的に接続された構成であっても、本発明を適用することができる。更には、インクを吐出するものに限られず、吐出ヘッドへ供給する液体を貯留するサブタンクを備え、該サブタンクに対してメインタンクを連通可能な構成の液滴吐出装置であれば、本発明を適用することができる。

本発明は、着脱可能なメインタンクと吐出ヘッドとの間に気液分離用のサブタンクを備えつつ、メインタンクがサブタンクと接続されていない状態で、サブタンクから液体が漏れ出るのを防止することができる液滴吐出装置と、該液滴吐出装置用のサブタンクとに適用することができる。

本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の外観構成を示す斜視図である。 プリンタ部の構成を示す模式的断面図である。 実施例１に係るメインタンク及びサブタンクの構成を示す垂直断面図である。 サブタンクからのインク漏れを防止する機能を説明するための図面であり、（ａ）は、メインタンクがサブタンクから若干だけ離反して位置している状態を示し、（ｂ）は、両者が完全に離反した状態を示している。 実施例２に係るメインタンク及びサブタンクの構成を示す垂直断面図である。 実施例３に係るメインタンク及びサブタンクの構成を示す垂直断面図である サブタンクの機能を説明するための図面であり、（ａ）はメインタンクがメインタンク搭載部に装着され、メインタンクとサブタンクとの接続部分にメニスカスが形成された状態を示し、（ｂ）はこのメニスカスが破壊される様子を示している。

符号の説明

１ 液滴吐出装置
８ メインタンク搭載部
９ メインタンク
２３ サブタンク
４３ インク貯留室
７０ 貯留容器
７０ａ 内部空間
７０ｂ 下室
７０ｃ 上室
７０ｄ 捕捉空間
７１ 大気開放部
７２ 仕切板
７２ａ 弁座
７２ｂ 連通孔
７３ フロート
７４ 流路壁
７４ａ インク流入路
７５ ニードル部（接続部）
７５ａ 液体流入口
７７ａ 液体流出口
７８ ラビリンス流路
７８ａ 第１開口（大気開放口）
７８ｂ 第２開口
８０ 第２開口
８１ バルブ機構
８２ 大気開放ピン
８３ 電磁弁
８５ センサ
９０ 切換手段
１０１ エア

Claims (3)

1. 被記録体へ液体を吐出する吐出ヘッドと、
   液体を貯留するメインタンクとの接続部を有して該メインタンクから供給された液体を前記吐出ヘッドへ供給するサブタンクとを備え、
   該サブタンクは、
   前記接続部に前記メインタンクが接続されたときに該メインタンクから液体が流入する液体流入口と、外部に連通して内部空間を大気開放する大気開放口と、該大気開放口を開閉するバルブとを有し、
   該バルブは、前記接続部に前記メインタンクが接続されたときには、該メインタンクが有する大気開放ピンに押圧されて移動することで前記大気開放口を開放する一方、前記接続部に前記メインタンクが接続されていないときには前記大気開放口を閉鎖するよう構成され、
   更に前記バルブは、前記液体流入口を介して前記メインタンクが接続されている状態から該メインタンクが離脱される場合に、前記接続部が前記メインタンクから離脱して前記液体流入口を介して前記内部空間が大気開放される前に、前記大気開放ピンが前記バルブから離反して前記大気開放口を閉鎖するよう構成されていることを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記バルブは、前記メインタンクが前記接続部に接続されて前記液体流入口を介して前記メインタンクが前記サブタンクの内部空間に接続された後に、前記大気開放ピンにより押圧されて移動することにより前記大気開放口を開放するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 液体を貯留するメインタンクとの接続部を有して該メインタンクから供給された液体を吐出ヘッドへ供給する液滴吐出装置用のサブタンクであって、
   前記接続部に前記メインタンクが接続されたときに該メインタンクから液体が流入する液体流入口と、外部に連通して内部空間を大気開放する大気開放口と、該大気開放口を開閉するバルブとを備え、
   該バルブは、前記接続部に前記メインタンクが接続されたときには、該メインタンクが有する大気開放ピンに押圧されて移動することで前記大気開放口を開放する一方、前記接続部に前記メインタンクが接続されていないときには前記大気開放口を閉鎖するよう構成され、
   更に前記バルブは、前記液体流入口を介して前記メインタンクが接続されている状態から該メインタンクが離脱される場合に、前記接続部が前記メインタンクから離脱して前記液体流入口を介して前記内部空間が大気開放される前に、前記大気開放ピンが前記バルブから離反して前記大気開放口を閉鎖するよう構成されていることを特徴とする液滴吐出装置用のサブタンク。

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